基于流量影响线法的湖南省中小流域桥梁设计洪水研究

论文摘要

桥梁水毁作为桥梁毁坏现象的一个主要方面,而桥梁的设计流量过小是导致桥梁水毁的直接原因,因此准确地确定桥梁的设计洪水流量,有效地提高桥梁的抗洪能力是非常必要的。目前我国中小流域桥梁设计洪水计算中由雨量推求流量主要是根据桥址处的实际情况,采用地区经验公式法、推理公式法、单位线法、铁路设计院法等方法计算,但此类计算方法具有劳动强度大,数据收集困难等特点。本文基于流量影响线法并结合近年来湖南省内地级市气象部门建立的中小尺度气象监测网的雨量资料实时监测系统以及湖南省境内纵横交叉的京广线、沪昆线等铁路枢纽沿线建立的分布较密的雨量接收系统,综合国内外桥梁洪水设计的方法及湖南省传统桥梁设计洪水计算方法,研究具有湖南省地域特色的湖南省中小流域桥梁设计洪水雨量荷载、相应流量影响线参数及基于流量影响线法的湖南省设计洪水雨量荷载推求设计洪水的应用。本文主要研究如下：(1)基于流量影响线法理论,将湖南省设计洪水雨量荷载在流量影响线上加载,丰富了湖南省在中小流域桥梁设计洪水的计算方法,方便桥梁工程师使用。在湖南省中小流域桥梁设计洪水计算中结合了最新的湖南省中尺度雨量站网络和历史洪水桥墩或河岸水痕,与传统方法相比提高了计算精度。(2)对湖南省流量影响线法设计洪水雨量荷载进行了大量的计算研究,并编制程序对湖南省设计洪水雨量荷载进行计算、归纳、总结。确定了基准流域面积,采用最小二乘法绘制了基准流域内湖南省流量影响线法雨量荷载等值线图,对雨量荷载等值线图进行了误差分析并验证了湖南省雨量荷载等值线图的可靠性。同时,分别基于基准流域面积对其他流域面积的设计洪水雨量荷载进行修正并绘制设计洪水雨量荷载修正图,进一步优化了湖南省流量影响线法雨量荷载图,达到了工程应用要求。(3)对湖南省设计洪水雨量推求设计洪水的进行了应用,表明此新方法在湖南省中小流域新建桥梁的设计洪水计算中的优于其他传统方法,如计算参数较传统方法少、与环境等方面的关联较小等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 中小流域桥梁设计洪水研究的背景
• 1.1.1 中小流域桥梁水害的主要成因
• 1.1.2 中小流域桥梁设计洪水计算中存在的问题
• 1.2 国内外中小流域桥梁水文研究现状及发展趋势
• 1.2.1 我国中小流域设计流量方法及预报系统研究现状
• 1.2.2 英国由雨量、流量资料推求设计洪水研究进展
• 1.2.3 美国设计洪水的研究现状及发展趋势
• 1.3 国内外中小流域推求设计洪水的方法比较
• 1.3.1 国内外洪水频率分析计算方法比较
• 1.3.2 国内外由雨量资料推求设计洪水流量的方法比较
• 1.3.3 国内外有流量资料推求设计洪水流量的方法比较
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 湖南省现行暴雨洪水计算方法及发展
• 2.1 湖南省中小流域桥梁水文的研究现状
• 2.1.1 湖南省水文地质状况概况
• 2.1.2 湖南省的洪水灾害现状
• 2.1.3 湖南省中小流域桥梁水文研究现状
• 2.2 湖南省中小流域桥梁设计洪水计算的发展
• 2.2.1 先进科技促进雨量资料来源的广泛新及可靠性
• 2.2.2 历史水痕在设计洪水中的应用
• 2.2.3 湖南省中小流域桥梁水文计算体系的完善
• 2.3 本章小结
• 第三章 流量影响线法理论
• 3.1 瞬时单位线法
• 3.1.1 瞬时单位线法的发展
• 3.1.2 瞬时单位线的推导
• 3.1.3 瞬时单位线参数
• 3.2 虚拟简支梁应力影响线及流量影响线法
• 3.2.1 虚拟简支梁的应力影响线
• 3.2.2 流量影响线法
• 3.3 流量影响线参数及计算
• 3.3.1 涨水、退水历时
• 3.3.2 流量影响线峰值标定
• 3.4 流量影响线法在中小桥设计洪水中的应用
• 3.4.1 流量影响线法桥梁设计洪水
• 3.4.2 流量影响线法桥梁设计洪水计算的可靠性
• 3.5 本章小结
• 第四章 湖南省流量影响线法设计洪水雨量荷载
• 4.1 基准流域面积及设计暴雨量选取
• 4.1.1 根据中尺度气象监测网点选取基准流域面积
• 4.1.2 根据数字流域模型选取基准流域面积
• 4.1.3 设计洪水雨量的选取
• 4.2 湖南省流量影响线法设计洪水雨量荷载计算
• 4.2.1 设计洪水雨量荷载计算步骤
• 4.2.2 设计洪水雨量荷载计算程序的编制
• 4.2.3 不同计算流域面积设计洪水雨量荷载的比较分析
• 4.3 基准设计洪水雨量荷载等值线图
• 4.3.1 利用曲线拟合原理对设计洪水雨量荷载等值线的拟合
• 4.3.2 设计洪水雨量荷载等值线图与计算值之间的误差分析
• 4.4 设计洪水雨量荷载修正图
• 4.4.1 基于基准设计洪水雨量荷载的其他流域面积修正
• 4.4.2 设计洪水雨量荷载修正图的绘制
• 4.5 湖南省设计洪水雨量荷载图及可靠性分析
• 4.5.1 设计洪水雨量荷载图的选取与使用
• 4.5.2 设计洪水雨量荷载图可靠性分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 湖南省设计洪水雨量荷载推求设计洪水
• 5.1 应用湖南省设计雨量荷载图推求设计洪水步骤
• 5.2 工程实例分析
• 5.2.1 浏阳市新河桥
• 5.2.2 京广线湖南段大倌桥
• 5.3 设计洪水雨量荷载推求洪峰流量与传统方法比较
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论及创新点
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录一 湖南省计算洪水雨量荷载计算部分源代码
• 附录二 湖南省雨量荷载系统数据库
• 致谢